Методы исследования центральной нервной системы (ЦНС) ИКМ 2023 Методы исследования ЦНС I ИЗУЧЕНИЕ ТОПОГРАФИИ СТРУКТУР ГОЛОВНОГО МОЗГА. 1 Стереотаксический метод 2 Эхоэнцефалография. 3 Рентгеновская компьютерная томография. II ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА. 1 Электроэнцефалография: 2 Регистрация вызванных потенциалов. 3 Микроэлектродная техника. III ИЗУЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМОВ РАБОТЫ МОЗГА. 1 Микроионофорез. 2 Позитронно-эмиссионная томография. 3 Магнитно-резонансная томография (МРТ). Стереотаксический метод Cтереотаксический метод позволяет производить мало инвазивное хирургическое вмешательство в локальные участки головного мозга, не затрагивая жизненно важных структур. Лист из стереотаксического атласа мозга крысы. На фронтальном срезе обозначены структуры мозга, привязанные к системе координат. Безрамочный стереотаксис computer assisted neurosurgery (компьютерная нейронавигация) Биопсия мозга при помощи стереотаксиса. Рамка вокруг головы пациента гарантирует правильное направление к цели (макс. ошибка : ~1 мм). Стереотаксическая радиохирургия ‒ применение высокоточного излучения для лечения опухолей и других патологических изменений головного мозга. Гамма-нож Эхоэнцефалография Сдвиг М-эха Метод первичной оценки состояния основных структур головного мозга Показания и возможности Применяется для первичной диагностики при заболеваниях головного мозга или подозрении на них, также при черепно-мозговых травмах Обследование позволяет выявить: объемные поражения мозга; очаги кровоизлияния, внутричерепные гематомы; абсцессы, гнойные воспаления тканей; косвенные признаки внутричерепной гипертензии; косвенные признаки гидроцефалии Рентгеновская компьютерная томография Источник рентгеновского излучения подвижен, узкий рентгеновский луч проходит через голову под различными углами Расположение структур моделируется с применением математических методов послойно. Схема установки . 1 – движущийся источник рентгеновского излучения; 2 – объект; 3 – датчики излучения; 4 – блок регистрации, обработки и формирования изображения. Электроэнцефалография (ЭЭГ) Метод исследования головного мозга, основанный на регистрации его суммарных электрических потенциалов. Можно: оценивать функциональную активность мозга. определять локализацию органических поражений мозга. Ритмы ЭЭГ ‒ основы анализа Измерение частоты (Гц) и амплитуды (мкВ) на ЭЭГ. Ритмы ЭЭГ Альфа (α) – ритм 8 - 13 Гц, амплитуда до 100 мкВ состояние спокойного расслабленного бодрствования, особенно при закрытых глазах. Бета (β) – ритм. Частота 14 - 40 Гц, амплитуда до 15 мкВ. при повышении активности мозга, Тета (θ) - ритм с частотой 4-6 Гц и амплитудой от 40 до 300 мкВ; трактуется как ритм напряжения Дельта (δ) - ритм, частота 0,5-3 Гц, амплитуда как у тетаритма; характерен для состояния глубокого сна Теория Восходящие активирующие системы на уровне ретикулярной формации среднего мозга и в преоптических ядрах переднего мозга, вызывают повышение уровня функциональной активности Подавляющие, сомногенные системы в продолговатом мозге, нижних отделах моста и неспецифических таламических ядрах. Уровень бодрствования снижается вплоть до засыпания. Нейроны, специализированные относительно выполняемых задач, объединены в модули Высокая активность – группы нейронов работают в своём ритме, асинхронно; на ЭЭГ наблюдаются низкоамплитудные высокочастотные волны При снижении уровня активности мозга сокращается афферентный приток, и нейроны функционально объединяются в огромные популяции с синхронизированной активностью, которая отражается на ЭЭГ медленными, регулярными, высокоамплитудными колебаниями Расположение электродов Количество электродов определяется целями исследования, возрастом обследуемого и возможностями аппаратуры; расположение электродов на голове обследуемого определено международной системой "10-20%" Система наложения электродов называется так, потому что электроды размещаются на расстоянии 10% и 20% от общего расстояния между точками Inion и Nasion, а также расстояния между ушными впадинами В соответствии с системой "10-20%" на голове обследуемого обычно размещают от 8-ми до 21-го электрода. Международная схема расположения электродов 10-20% Буквенные индексы: О – затылочное отведение; Р – теменное отведение, С – центральное отведение; F – лобное отведение; Т – височное отведение Реакция десинхронизации на ЭЭГ при открывании глаз F – лобные отведения, О – затылочные отведения ЭЭГ больного с опухолью головного мозга. Асимметрия. Фокус медленной волновой активности в виде регулярных δ – колебаний частотой 1-1,5 Гц в левых лобно-височно-теменных отведениях: F3, P3, C3, T5. Нечётные номера – левое полушарие. Топографическое картирование Поскольку ЭЭГ-электроды располагаются на строго определенных местах головы и имеют уникальные названия, в компьютерных программах для просмотра и анализа ЭЭГ широко применяется топографическое картирование На топографических картах наглядно отображаются расчетные характеристики ЭЭГ-сигнала: амплитуды, частоты, индексы ритмов волн и др. Компьютерная программа может рассчитать локализацию источника патологической электрической активности головного мозга Регистрация вызванных потенциалов Анализ электрических потенциалов, возникающих в ответ на раздражения периферических рецепторов и структур центральной нервной системы. Первичные ответы в проекционных зонах корковых отделов соответствующих анализаторов: зрительного, слухового, кожного, интероцептивного, вестибулярного. Вторичные ответы, отражающие поступление возбуждений от таламуса, ретикулярной формации и других областей мозга Метод ВП используется для исследования сенсорных функций – объективной аудиометрии, оценки зрения у детей раннего возраста Вызванные потенциалы позволяют диагностировать демиелинизирующие заболевания, (рассеянный склероз в доклиническом периоде), локализовать ишемические инсульты и опухоли, контролировать динамику и эффективность лечения травматических повреждений нервов Компоненты слухового ВП Соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП) на стимуляцию срединного нерва здорового человека (А) и больного с тяжёлым ишемическим инсультом (В) У обследуемого наблюдается снижение всех компонентов ССВП Уайлдер Грейвс Пенфилд (Wilder Graves Penfield, 1891–1976) Канадский хирург американского происхождения Уайлдер Пенфилд совместно с электрофизиологом Г.Джаспером (1906-1999), разработал методику электрической стимуляции в ходе операции отделов открытого мозга, при которой находящийся в сознании пациент описывал свои ощущения Гомункулус Пенфилда Определение локализации проекционных зон различных анализаторных систем в коре мозга Сенсорный гомункулус Микроэлектродная техника Регистрация импульсной активности отдельных нейронов может осуществляться у: нервных клеток в культуре ткани, нейронов ганглиев беспозвоночных животных (например, виноградной улитки). нейронов ЦНС у позвоночных наркотизированных животных. нервных клеток в условиях свободного поведения объекта. Регистрация импульсной активности нейрона в свободном поведении животного – инструментальной пищедобывательной деятельности Активность нейрона зрительной коры в инструментальных пищедобывательных поведенческих актах. Снижение импульсной активности нейрона по мере насыщения животного Микроионофорез Можно анализировать чувствительность нейрона к биологически активным веществам – классическим медиаторам, пептидным нейромодуляторам, блокаторам белкового синтеза Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) Метод основан на введении короткоживущих радиоактивных изотопов в кровеносное русло с последующей регистрацией их распределения в мозге по испускаемым позитронам. В тканях позитрон проходит 0,5-3 мм, и встречается с электроном, происходит аннигиляция и возникают два γ-кванта, разлетающихся строго в противоположных направлениях. Кванты регистрируются детекторами позитронно-эмиссионного томографа, кольцом охватывающими голову обследуемого. На обработку пропускаются только парные импульсы Разрешающая способность около 0,5 см3, для получения изображения требуется от десятков секунд до несколько минут. ПЭТ позволяет картировать распределение в мозге крови, кислорода, глюкозы и других веществ в покое и при выполнении заданий Динамика связывания лиганда дофаминовых рецепторов (D2 ) в мозге Накопление амилоида в мозге при болезни Альцгеймера – нижний ряд Магнитно- резонансная томография (МРТ) В основе МРТ ‒‒ явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ядер водорода, которые взаимодействуют с внешними статическим и переменным магнитными полями. Изображения структуры органов и тканей, оценка их состояния Опухоль головного мозга Функциональная магнитнорезонансная томография (фМРТ) фМРТ основана на магнитных свойствах оксигенированого и дезоксигенированого гемоглобина. Изменение соотношения оксигемоглобин/дезоксигемоглобин в омываемом кровью участке ткани приводит к изменению её магнитно-резонансного сигнала, показывая уровень Сигнал фМРТ активности Увеличение уровня оксигенации крови – красный цвет; уменьшение – голубой
